Меню
У домаГрим

В резултат на хидрогениране на течни мазнини. Програмируеми логически контролери - хидрогениране (хидрогениране) на мазнини

Въведение

Главна част

мазнини

а) История на откриването и получаването

б) Съставът на молекулата, нейната структура. Видове мазнини

в) Физико-химични свойства

г) Ролята на мазнините в организма

д) Приложение в техниката

Сапун и SMS

а) Определение за сапун и SMS, състав, структура

б) История на производството на сапун (сапунопроизводство)

в) Видове сапун, механизмът на почистващото действие на сапуна и SMS

г) SMS: предимства и недостатъци

д) Последици за околната среда от използването на SMS

Заключение

Библиография

Въведение

мазниниили Триглицериди- естествени органични съединения, пълни естери на глицерол и едноосновни мастни киселини; принадлежат към класа на липидите.

сапун- течен или твърд продукт, съдържащ повърхностноактивни вещества, в комбинация с вода, използван или като козметичен продукт - за почистване и грижа за кожата (тоалетен сапун); или като битова химия - препарат (сапун за пране).

Синтетични детергенти- това са натриеви соли на киселинни естери на висши алкохоли и сярна киселина:

Сапуните, мазнините и SMS са неизменна част от човешкия живот, защото... намират приложение в различни сфери на живота. Те се използват от хората в продължение на много години. Сега е трудно да си представим живота си без вещества като сапуни, мазнини и SMS.

Главна част

мазнини

а) История на откриването и получаването

Още през 17 век. Немски учен, един от първите аналитични химици Ото Тачени(1652–1699) пръв предполага, че мазнините съдържат „скрита киселина“.

През 1741 г. френски химик Клод Жозеф Жофроа(1685–1752) открива, че когато сапунът (който е приготвен чрез кипене на мазнина с алкали) се разлага с киселина, се образува маса, която е мазна на пипане.

Фактът, че мазнините и маслата съдържат глицерин, е открит за първи път през 1779 г. от известния шведски химик Карл Вилхелм Шееле.

Химичният състав на мазнините е определен за първи път от френски химик в началото на миналия век. Мишел Юджийн Шеврол, основоположник на химията на мазнините, автор на множество изследвания върху тяхната природа, обобщени в шесттомната монография „Химически изследвания на телата от животински произход“.

1813 E. Chevreulустановява структурата на мазнините, благодарение на реакцията на хидролиза на мазнините в алкална среда. Той показа, че мазнините се състоят от глицерол и мастни киселини и това не е просто смес от тях, а съединение, което чрез добавяне на вода се разгражда на глицерол и киселини.

б) Съставът на молекулата, нейната структура. Видове мазнини

Основен компонент на мазнинитеса глицерол и мастни киселини. Мастните киселини се делят на наситени и ненаситени. Наситените мастни киселини се използват от тялото като енергиен материал. Те могат да бъдат частично синтезирани от тялото от въглехидрати и протеини. Сред ненаситените мастни киселини полиненаситените мастни киселини са от особено значение. Те не могат да се синтезират в човешкото тяло и затова са незаменими, както някои аминокиселини и витамини са незаменими. Полиненаситени мастни киселини се съдържат в слънчогледово, соево, маслиново, царевично, прасковено, сусамово, синапено и други растителни масла.

Естествени мазнинисе делят на животински и растителни мазнини. Консистенцията на мазнините и вкусът им се дължат на неравномерното съотношение на наситени и ненаситени мастни киселини. Колкото повече са наситените мастни киселини, толкова по-висока е точката на топене на мазнините (увеличава се „твърдостта“), толкова по-трудно се разграждат в тялото от храносмилателните ензими. Растителни мазнини, като правило, при нормални условия остават течни, съдържат предимно ненаситени мастни киселини (линолова, линоленова, арахидонова) и имат ниска точка на топене. Източникът на растителни мазнини са растителни масла, ядки, соя, боб, овесени ядки, елда и др. Животински мазнини(предимно плътна консистенция) е много по-богат на наситени мастни киселини (маслена, палмитинова...). Източникът на животински мазнини е сланина, сланина, масло, сметана, сметана.

Видове мазнини:

· Мазнини с високо съдържание на наситени мастни киселини.

· Мазнини с високо съдържание на по-ниски ненаситени мастни киселини (зехтин, фъстъчено масло).

· Мазнини с относително високо съдържание на висши ненаситени мастни киселини (репейно, соево, царевично и слънчогледово масло).

в) Физико-химични свойства

Физични свойства на мазнините:
При стайна температура мазнините (смеси от триглицериди) са твърди, подобни на мехлем или течни вещества. Като всяка смес от вещества, те нямат ясна точка на топене. Само отделните триглицериди се характеризират с определена точка на топене.
Консистенцията на мазнините зависи от техния състав:

  • в твърдите мазнини преобладават триглицеридите с наситени киселинни остатъци, които имат относително високи точки на топене;
  • Течните мазнини (масла), напротив, се характеризират с високо съдържание на триглицериди на ненаситени киселини с ниски точки на топене.

Причината за намаляването на точката на топене на триглицеридите с ненаситени киселинни остатъци е наличието на двойни връзки в тях с цис-конфигурация. Това води до значително огъване на въглеродната верига, нарушавайки подреденото (паралелно) подреждане на дълговерижни киселинни радикали.



Мазнините са практически неразтворими във вода, но когато се добавят сапун или други повърхностно активни вещества (емулгатори), те могат да образуват стабилни водни емулсии. Мазнините са трудно разтворими в алкохол и силно разтворими в много неполярни и слабополярни разтворители - етер, бензен, хлороформ, бензин.

Химични свойства:

Хидролиза на мазнини

Хидролизата е характерна за мазнините, тъй като те са естери. Извършва се под въздействието на минерални киселини и основи при нагряване. Хидролизата на мазнините в живите организми се извършва под въздействието на ензими. Резултатът от хидролизата е образуването на глицерол и съответните карбоксилни киселини: C 3 H 5 (COO) 3 -R + 3H 2 O ↔ C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH

Разграждането на мазнините в глицерол и соли на висши карбоксилни киселини се извършва чрез обработката им с алкали (сода каустик), прегрята пара и понякога с минерални киселини. Този процес се нарича осапуняване на мазнини.
C 3 H 5 (COO) 3 -(C 17 H 35) 3 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
тристеарин (мазнина) + натриев хидроксид → глицерин + натриев стеарат (сапун)

Хидрогениране на мазнини

Растителните масла съдържат остатъци от ненаситени карбоксилни киселини, така че могат да претърпят хидрогениране. Водородът преминава през нагрята смес от масло с фино смлян никелов катализатор, който се добавя на мястото на двойните връзки на ненаситените въглеводородни радикали. В резултат на реакцията течното масло се превръща в твърда мазнина. Тази мазнина се нарича саломас или комбинирана мазнина. CH 2 -O-CO-C 17 H 33 CH 2 -O-CO-C 17 H 35

CH-O-CO-C17H33 + 3H2 → CH-O-CO-C 17 H 35

CH 2 -O-CO-C 17 H 33 CH 2 -O-CO-C 17 H 35

триолеин тристеарин

г) Ролята на мазнините в организма

Мазнините в живите организми са основният вид резервни вещества и основният източник на енергия. При гръбначните животни и хората приблизително половината от енергията, консумирана от живите клетки в покой, се генерира от окисляването на мастни киселини, намиращи се в мазнините.

1. Мазнините образуват защитни слоеве за вътрешните органи: сърце, черен дроб, бъбреци и т.н.

2. Мембранната обвивка на всички клетки в тялото се състои от приблизително 30% мазнини.

3. Мазнините са необходими за производството на много хормони. Те играят важна роля във функционирането на имунната система, а това, както е известно, е вътрешната система за самолечение на организма.

4. Мазнините доставят на тялото мастноразтворимите витамини A, D, E и K.

Развитие на метода

Методът за хидрогениране на мазнини е предложен от Norman и S.A. Fokin през 1902-03 г.; използвани за първи път в индустрията в Русия.

Приложение на хидрогениране на мазнини


Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „хидрогениране на мазнини“ в други речници:

    хидрогениране на мазнини- riebalų hidrinimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skystųjų riebalų pavertimas kietaisiais prijungiant vandenilį prie riebalų molekulės dvigubųjų ryšių. атитикменис: англ. хидрогениране на мазнини; втвърдяване на мазнини рус. хидрогениране на мазнини;... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    Провежда се с цел намаляване на ненаситеността на мастните киселини, които са част от триглицеридите. масла (главно слънчогледово, соево, памучно) и мазнини от морски животни (главно китово масло). Г. ж. хетерог. каталитичен процес (кат....... Химическа енциклопедия

    хидрогениране на мазнини- втвърдяване на мазнини... Речник на химичните синоними I

    Хидрогенирането на мазнини е каталитично добавяне на водород към естери на глицерол и ненаситени мастни киселини. Развитие на метода. Методът за хидрогениране на мазнини е предложен от Norman и S.A. Fokin през 1902 03 г.; използван за първи път в индустрията през 1908 г.... ... Wikipedia

    - (хидрогениране) реакцията на добавяне на водород при множествена връзка, обикновено в присъствието на катализатори: Извличането на водород от съединения се нарича дехидрогениране. Хидрогенирането и дехидрогенирането са свързани чрез динамично равновесие. Повечето... Уикипедия

    Каталитично добавяне на водород към естери на глицерол и ненаситени мастни киселини; методът за хидрогениране на мазнини е предложен от Норман и С. А. Фокин през 1902 03 г.; за първи път се използва в индустрията през 1908 г. в Русия. Хидрогениране...... Велика съветска енциклопедия

    Хидрогениране- 4) хидрогенирането е процесът на частично или пълно насищане с водород на ненаситени мастни киселини на триацилглицериди, които са част от растителни масла и (или) мазнини;

Вредните мазнини и тяхното отрицателно въздействие върху човешкото тяло са темата на нашата статия. Веднага бихме искали да отбележим, че мазнините не само вредят - те са изключително важен и необходим компонент на диетата, те са изключително питателни и жизненоважни за нашите органи и тъкани.

Енергийната стойност на мазнините е два пъти по-висока от протеините и въглехидратите. Мазнините подобряват вкуса на храната. Те спомагат за усвояването на редица храни и са източник на полиненаситени мастни киселини, фосфолипиди и мастноразтворими витамини. Мазнините помагат за усвояването и транспортирането на витамин А, витамин D, витамин Е и витамин К. Разбира се, ако консумирате „правилните“ мазнини в подходящите количества. „Правилните“ мазнини и масла са естествени съединения, открити в животински и растителни тъкани, семена и плодове. Най-ценните за организма мазнини се намират в нерафинираните растителни масла (зехтин, слънчогледово, царевично, конопено, ленено, соево, фъстъчено), ядките, семената, авокадото и мазните риби (скумрия, херинга, сьомга).

В природата има около 1300 вида мазнини, но техният елементен състав е доста сходен: въглерод (76–79%), водород (11–13%) и кислород (10–12%). Спектърът на мастните киселини е разнообразен. Молекулата на растителна или животинска мазнина е смесен естер на глицерол и различни мастни киселини. Всички мастни киселини се делят на наситени, чиито молекули не съдържат двойни връзки между въглеродните атоми (палмитинова, стеаринова), и ненаситени, чиито молекули съдържат такива връзки (линолова, линоленова, арахидонова). Животинските мазнини са твърди и се състоят главно от наситени мастни киселини. Те съдържат свинска мас (90–92% мазнини), масло (72–82%), свинско месо (до 49%), колбаси (20–40% в зависимост от сорта), заквасена сметана (20–30%), сирене ( 15 -тридесет%). Растителните мазнини са течни (с изключение на палмовото) и съдържат значително количество полиненаситени мастни киселини, които не се синтезират в човешкия организъм, но са необходими за много биохимични процеси. Ето защо те са незаменими хранителни продукти. Източници на растителни мазнини са маслата (99,9% мазнини), ядките (53–60%), овесените ядки (6,1%) и елдата (3,3%). До 50% от мазнините се натрупват в ленено, слънчогледово, рапично и тиквено семе.

Какво е хидрогениране на мазнини?

За да увеличи срока на годност и стабилността, както и да намали цената на хранителните продукти, индустрията използва процеса на хидрогениране - превръщане на течните растителни масла в твърди мазнини.

Хидрогенирането е насищане на масло с водородни атоми за няколко часа при температура 200–300°C в присъствието на никелови или платинени катализатори. На мястото на двойните връзки водородните атоми се свързват с ненаситени мастни киселини, превръщайки ги в наситени мазнини, а течните мазнини в твърди. По време на процеса на хидрогениране естествената форма на молекулата на мастната киселина се променя и нейната пространствена конфигурация се нарушава. Молекулите с цис конфигурация се превръщат в молекули с транс конфигурация.

Хидрогенирането се използва за производството на готварски мазнини: маргарин, заместители на масло (спредове) и др. Навсякъде по света наличието на трансмазнини задължително се отбелязва върху опаковката на продуктите („трансмазнини”), но у нас етикетът може да каже „хидрогенирана“ растителна мазнина“. Запомнете: това са трансмазнини, които са изключително вредни за тялото ви!

Сърдечно-съдови заболявания, диабет, рак, нарушения на имунната система и други заболявания често се свързват с прекомерната консумация на мазни храни. Тези заболявания могат да бъдат провокирани само от „погрешни“, вредни мазнини в прекомерни количества.

Учените препоръчват да се консумират не повече от 2 г трансмазнини на ден. Между другото, една порция пържени картофи съдържа това количество трансмазнини. Вредна е мазнината, в която хранителните продукти са пържени 24 часа. Съдържа до 32,5% изомери на трансмастни киселини. Пазете се от уличните пържени храни!

Защо трансмазнините са опасни?

Молекулите на трансмазнините нарушават процеса на отделяне на храносмилателни ензими в организма, които задействат механизма на усвояване на храната. Веднъж попаднали в кръвта, молекулите на трансмазнините се вграждат в клетъчните мембрани, измествайки ценните за организма омега-6 и омега-3 мастни киселини. В резултат на този процес се променя структурата на клетъчната мембрана. Той спира да пропуска основните хранителни вещества в клетката и отпадъчните продукти да излизат. Клетъчният метаболизъм е нарушен. Клетките на жизненоважни органи изпитват енергиен глад и натрупват токсини. Възприемането на сигнали от нервните клетки е нарушено и това води до инхибиране на мозъчната функция. Редовната консумация на такива вредни мазнини засяга процеса на стареене, развитието на старческо недоумение, ниска интелигентност при децата и следователно намаляване на интелигентността сред цялата нация.

Хората, които злоупотребяват с храни, съдържащи вредни трансмазнини, увеличават риска от тежки нервно-психични разстройства. Доказано е, че когато трансмазнините попаднат в мозъка, активността на ензима, който осигурява клетъчното дишане, намалява. Това води до забавяне на метаболитните процеси в мозъка и повишено нервно напрежение, тревожност и сериозни нервно-психични разстройства. Често хората дори не осъзнават, че причината за тяхното депресирано или раздразнено състояние или лошо здраве е нарушение на метаболитните процеси на клетъчно ниво поради консумацията на трансмазнини. Диетолозите наричат ​​трансмазнините „булдозер“, който унищожава нашите клетки, предизвиква техните мутации и ускорява стареенето. Избягвайте трансмазнините!

Многобройни проучвания на световни клиники потвърждават, че редовната консумация на трансмазнини има пагубен ефект върху тялото, особено на децата и юношите, които растат и се формират. Трябва да прочетете етикетите, които показват състава на продукта - това трябва да стане норма на живот. Ако редовно консумираме трансмазнини, рано или късно тялото ще се провали.

Как да премахнем трансмазнините от тялото?

Клетките имат способността да се обновяват и да премахват вредните трансмазнини от тялото. Премахнете храните, съдържащи хидрогенирани мазнини от вашата диета и увеличете консумацията на здравословни омега-3 мастни киселини, които се съдържат в големи количества в лененото (58%) и тиквеното (1-15%) масло, и орехите (40%). Ако сте свикнали със слънчогледово и зехтин, добавете масла, съдържащи омега-3 мастни киселини. Те се намират и в морски риби, като херинга, скумрия, сьомга, риба тон и хайвер. Чрез ежедневната консумация на храна, съдържаща поне една чаена лъжичка от тези масла, можете да възстановите структурата на клетъчните мембрани, да подобрите функционирането на тялото и да намалите риска от различни заболявания.

За да се намалят производствените разходи, палмова мазнина или отпадъци от какаови зърна се добавят към шоколадовите блокчета вместо висококачествени какаови зърна. Тази измама е подсладена със захар. Качеството на шоколада (или бонбона) може да се определи по външния му вид, мирис и вкус. Помиришете шоколада. Ако мирише на мазнина, не го яжте. Разтрийте го. Ако ръцете ви са омазани като пластелин, това не е шоколад. Опитайте истинския шоколад и ще запомните уникалния му вкус.

  • Консумирайте подходящото количество мазнини за вашата възраст. Яжте здравословни мазнини: две трети от диетата ви трябва да са ненаситени мазнини и максимум една трета (за предпочитане по-малко) трябва да са наситени мазнини.
  • Консумирайте повече растителни мазнини, намалете броя на животните.
  • Избягвайте хидрогенирани и частично хидрогенирани нездравословни мазнини и заместители на мазнини.
  • Дайте пример на децата си: не купувайте храна от заведения за бързо хранене. („Ако тази храна е вредна за здравето ми, тогава защо родителите ми я ядат?“) Не насърчавайте и не награждавайте децата с нездравословна храна. („Ако е вредно, защо е обещано като награда?“)
  • За да намалите калоричното съдържание на домашно приготвените печива, заменете мазните кремове с плодови пюрета (ябълки, сини сливи, тиква и др.) и пюрета от сушени плодове (сушени кайсии, ябълки, праскови), разредени с вода.
  • Запомнете: здравословната храна е ключът към вашето здраве. Гледайте диетата си и се придържайте към принципите на здравословното хранене.

Какво трябва да знаете за източниците на вредни трансмазнини?

Тези продукти съдържат трансмазнини: маргарин, мазнина, майонеза и сосове на основата на майонеза, кетчуп, бързо хранене, пържени картофи, чипс.

В сладкарските изделия (вафли, крекери, понички, бисквити, торти, бонбони, сладолед, шоколадова глазура) съдържанието на вредни трансмазнини варира от една трета до половината от общото количество мазнини. Богати на трансмазнини са сухите концентрати на супи, сосове, десерти, кремове, прахове за „избелване” на кафе, полуфабрикати, хляб с маргарин.

Трансмазнините са вредни и токсични. Натрупвайки се в организма, те водят до заболявания на сърдечно-съдовата система, увеличават риска от внезапен сърдечен арест, захарен диабет, затлъстяване, рак, заболявания на черния дроб и нервната система. Консумацията на трансмазнини намалява количеството тестостерон (мъжки полов хормон), повишава вискозитета на кръвта, води до хормонален дисбаланс и метаболитни нарушения.

ХИДРОГЕНИРАНЕ НА МАЗНИНИ, превръщането на течни масла в твърди мазнини чрез добавяне на водород към ненаситени глицериди. Химически всички мастни вещества са глицериди на мастни киселини, т.е. естери на глицерола със споменатите киселини. Разликата между твърдите мазнини и течните масла е, че съставът на първите е доминиран от глицериди на наситени киселини с обща формула C n H 2 n O 2 (стеаринова C 18 H 36 O 2 и палмитинова C 16 H 32 O 2) , докато в течните масла преобладават глицеридите на ненаситените киселини с общите формули C n H 2 n-2 O 2, C n H 2 n-4 O 2, C n H 2n-6 O 2 и др. (олеинова C 18 H 34 O 2 и др.). Тъй като с нарастването на населението и с развитието на технологиите потреблението на твърди мазнини се е увеличило значително и те вече не са достатъчни за производство на сапун, производство на стеарин и т.н., и тъй като разширяването на културата на маслодайните семена е задача, която може да бъде решена по-бързо от задачата за по-интензивно животновъдство, тогава е ясно, че идеята за получаване на твърди мазнини от течни растителни масла чрез хидрогениране интересува много изключителни химици. Тази идея е блестящо реализирана от френския химик Сабатие (виж Хидрогениране). Водородът за хидрогениране на мазнини се получава от воден газ или електролитно (виж Водород).

Хидрогенирането на растителни масла във фабричен мащаб е извършено за първи път през 1905 г. от Norman в Joseph Crossfield a. Синове в Уорингтън. В Германия, по патента на Norman, заводът на Germania в Емерих започва работа през 1908 г. През същата година, под ръководството на Вилбушевич, в маслобойната Persitsa в Нижни Новгород е пусната хидрогенна фабрика, разширена през 1909 г., за да произвежда 50 тона готов продукт на месец. Появилите се впоследствие многобройни модификации на методите за хидрогениране на мазнини според Ubbelohd се свеждат до три вида: 1) катализаторът се суспендира в масло и през тази суспензия се пропуска водород под формата на малки мехурчета (метод на Норман); 2) катализаторът, разпределен върху много голяма повърхност в атмосфера, наситена с водород, се залива с масло (метод на Ердман); 3) катализаторът е под формата на маслена суспензия и тази суспензия под формата на малки капчици преминава през водородна атмосфера. В повечето фабрики, включително руските, те работят по такъв начин, че молекулярният метал Ni, отложен върху повърхността на почвата за инфузор, се смила в мелница за боя с малко количество масло; тази смес се поставя в автоклав, който съдържа маслото за хидрогениране, загрято до определена температура (190-220°) и през автоклава се пропуска поток от водород. Така производството се разделя на два етапа: подготовка на катализатора и самото хидрогениране.

Подготовка на катализатора. Изходният материал е никелов сулфат NiSO 4 · 7H 2 O. Разтваря се във вода до 14 ° Ве и към разтвора се добавя двойно количество фино смляна инфузорна пръст; сместа се поставя във вана, покрита с олово и никелов карбонат се утаява със сода, която се образува съгласно следното уравнение:

NiSO 4 + Na 2 CO 3 = NiCO 3 + Na 2 SO 4.

Ресничеста земя с отложен върху нея никелов карбонат се филтрира с помощта на филтърна преса, старателно се измива с вода, докато реакцията на сярна киселина изчезне, след това се изсушава, калцинира и полученият никелов оксид се редуцира в поток от водород в метален никел:

NiCO 3 = NiO + CO 2И NiO + H 2 = Ni + H 2 O.

Сушенето, калцинирането и възстановяването се извършват в апарат на Вилбушевич (фиг. 1), който представлява цилиндрична хоризонтална реторта В, бавно въртяща се на ролки М.

Ретортата е заобиколена от корпус O; Y маслени дюзи са поставени в пространството между ретортата и корпуса, загрявайки ретортата до 500°. Водородът влиза в ретортата през тръба А; излишъкът от водород с водни пари, образувани по време на реакцията, напуска ретортата през прахоуловителя C, хладилник F, съдове: G с H 2 SO 4 и NaOH и накрая, през помпата H, водородът отново влиза в ретортата. Редукцията на никела в ретортата на Вилбушевич продължава 8-12 часа, след което ретортата се охлажда и за да се избегне окисляването на никела, което понякога е придружено от експлозия, се прекарва през ретортата за 5 минути. поток от въглероден диоксид. След това катализаторът е добре запазен.

Подготовка на масло за хидрогениране. За да протича процесът на хидрогениране на мазнините бързо и пълноценно, е необходимо маслото, което ще се преработва, да е възможно най-чисто както от механични примеси, така и от разтворени в него протеини, смолисти, слузни и оцветяващи вещества, както и да не съдържа мастни киселини. Най-замърсени са лененото масло и камилиновото масло (Camelina sativa), които трябва да се пречистят чрез разклащане с H 2 SO 4 (1 1/4 - 1/2%) и NaOH (1,5-2% при 17° Ве); останалите масла обикновено се пречистват с инфузорна пръст и различни глини (флоридин, каолин).

Процес на хидрогениране. Пречистеното масло се нагрява в котли до 190-220 ° и се прехвърля в автоклав; последният (фиг. 2) представлява вертикален цилиндричен занитен или заварен чугунен котел с конусообразно дъно, снабден с кранове за пълнене и изпразване, шахта за почистване, манометър с предпазен клапан, термометър и тръби за приток на водород Н и за отстраняване на неговия излишък Н 1 .

Често има инсталации от 2, 3 или 4 автоклава. В този случай водородът, който не е реагирал в първия автоклав, влиза във 2-ри автоклав, от 2-ри в 3-ти и т.н. Тръбата за подаване на водород в автоклава обикновено се разклонява; Разклоненията са снабдени с множество малки дупки, поради което постъпващият водород разбърква хидрогенираното масло и използването на механична бъркалка е ненужно. След напълване на автоклава (през тръба А) с нагрято масло, приготвеният катализатор, както е споменато по-горе, се спуска в него (помпи B 1, B 2, B 3 изпомпват масата от един автоклав в друг) и започват да пропускат водород. Реакцията на хидрогениране е екзотермична и температурата на маслото може да се повиши над 300 °, което обаче се елиминира (за да се избегне дехидрогениране и разлагане на глицериди) чрез преминаване на пара, нагрята до температура 120-150 ° в корпуса около автоклава. Обикновено автоклавът се прави с диаметър 1 метър и височина около 4,5 m; маслата получават около 2000 kg, а катализаторът (никел + инфузорна пръст) около 30-35 kg, т.е. 1,5%, - следователно никелът е около 0,5% от теглото на маслото.

Продължителността на хидрогенирането и потреблението на катализатора зависят от активността на катализатора, степента на чистота на маслото и степента на наситеност на неговите мастни киселини. Достатъчен е активен катализатор от 0,2% от теглото на маслото. Чистите памучно и слънчогледово масло се хидрогенират за 2-2,5 часа; Хидрогенирането на лененото семе изисква 5-6 часа. В допълнение, продължителността на хидрогенирането зависи от степента на насищане, до която маслото се желае да бъде доведено. Ако хидрогенирането се извърши докрай, тогава всички ненаситени киселини ще се превърнат в стеаринова киселина, но е възможно (например за мазнини, използвани за приготвяне на хранителни продукти) да се извърши непълно хидрогениране и да се получат мазнини, които са подобни по свойства на естествени животински мазнини. Степента на хидрогениране се контролира чрез определяне на титъра, т.е. температурата на втвърдяване на мастните киселини, изолирани от мазнините, и тяхното йодно число. С протичането на хидрогенирането титърът нараства и йодното число намалява. Таблицата по-долу показва данни за хидрогенирането на слънчогледово масло с начален титър 17,6 и йодно число 123, взети от практиката на една от руските фабрики.

Слънчогледовото масло, хидрогенирано до титър 60°, става крехко и лесно се смила на прах. Мазнините с титър до 35° имат мазилна консистенция, с титър до 45° са подобни на сланина. Различни фабрики произвеждат хидрогенирани мазнини под различни имена и различни консистенции. Например немският завод в Емерих произвежда следните продукти:

От тези цифри става ясно, че талголът е близък по точка на топене до животинските хранителни мазнини, а канделитът е подходящ за технически цели. Руските фабрики също произвеждат хидрогенирани мазнини под различни наименования (салолин, саломас, памучна мазнина), които имат различни свойства.

Що се отнася до химичните процеси, протичащи по време на хидрогениране, според последните изследвания те не са толкова прости, колкото се смяташе преди: тук се случва не само превръщането на ненаситени киселини в стеаринова киселина, но възникват и други киселини, например изомери на олеинова киселина - елаидова и изоолеинова киселини; вероятно се образуват от киселини с по-голяма ненаситеност; Очевидно се случват и процеси, свързани с движението на двойни връзки.

Регенерация на катализатора. Тъй като катализаторът работи, той неизбежно се „отравя“, губи своята активност и трябва да се регенерира. Особено опасни отрови за катализатора са: H 2 S, Cl, SO 2, HCN, CS 2, CO и протеинови вещества. Тези съединения могат да влязат в хидрогенираната среда под формата на примеси в масло и водород. При регенериране на катализатора, след филтриране на филтърна преса, той се екстрахира с бензин в екстрактор Merz, за да се освободи от маслото; след това обезмасленият катализатор се разтваря в H2SO4, загрята с пара до кипене; разтворът на NiSO 4 се филтрира, смесва се с нова порция инфузорна почва и се утаява със сода, както е описано по-горе.

Консумацията на водород за хидрогениране на мазнини зависи от степента на ненаситеност на мастните киселини, от титъра, до който искат да доведат мазнините, и от осъществимостта на устройства за смесване на водород с масло. Ако J означава йодното число, т.е. % от добавения йод, M е частичното тегло на мастната киселина, m е броят на въглеродните атоми и n е броят на водородните атоми, тогава, като вземем атомното тегло на йода като 127, получаваме това

2m-n е равно на броя на йодните атоми, добавени чрез двойни връзки. Следователно количеството водород

Изчислявайки с помощта на тези формули, Барниц установи, че 1,5-2,5 m 3 водород са необходими за насищане на 100 kg кокосово масло, 12-12,5 m 3 за масло от памучно семе и 12-15 m 3 за мазнина.

Свойства на хидрогенираните мазнини. По време на хидрогенирането коефициентът на осапуняване леко намалява, киселинността остава почти непроменена (увеличава се при нагряване), индексът на пречупване намалява, специфичното тегло се увеличава и разтворимостта в разтворители (бензин, етер, бензен) намалява. Миризмата, характерна за някои мазнини, например мазнина, изчезва по време на хидрогениране, което се обяснява с лесната редуцируемост на клупанодоновата киселина C 18 H 28 O 2 с пет двойни връзки, присъствието на които определя миризмата на мазнина.

Нищо не може да се оспори използването на хидрогенирани мазнини в храната, тъй като техните константи са близки до тези на хранителните мазнини: страховете, свързани с наличието на Ni в тях, са неоснователни: редица изследвания, проведени върху хидрогенирани масла, показват, че Ni съдържанието в тях достига 0,02-0,675 mg на 1 kg мазнина, докато в 1 kg зеленчуци, варени в никелов съд, има до 127,4 mg Ni. Икономическото значение на хидрогенираните мазнини е много голямо. Сега в Европа има до 80 хидрогениращи инсталации с капацитет до 1,5 милиона тона (в СССР - 7 инсталации). Освен това в Америка, богата на животински мазнини, има 15 завода с капацитет до 142 000 тона.

Методът на Леш. Описаните методи за хидрогениране на мазнини имат следните съществени недостатъци: 1) висока цена на подготовката, 2) продължителност на регенерационните операции (филтриране на маслото и др.), 3) периодичност на процеса, 4) хидролиза на маслото, причинена от инфузорна почва. Всички тези недостатъци са елиминирани чрез метода Леш, предложен през 1923 г. и който привлича всеобщото внимание. Този метод все още не е прилаган в голям мащаб, но значителна инсталация вече е на място в Loders & Nucoline Ltd. Силвъртаун, Лондон, 2. Методът включва преминаване на маслото в непрекъснат поток през серия от цилиндри, пълни с активиран никел под формата на чипове; Водороден поток протича към движението на маслото. Особеността на метода е активирането на никелови стружки. Последните се поставят в телени кошници в цилиндри. За да се активира, кошниците се изваждат от цилиндрите и се потапят в 5% разтвор на Na 2 SO 4, през който се пропуска електрически ток (Ni - анод, разтвор - катод). Възниква анодно окисляване на Ni и последният се покрива с тънък слой пероксид; последният лесно се редуцира от водород при ниска температура в много активна повърхност от метален Ni. Хидрогенирането в апарат на Lesch може да се извършва непрекъснато в продължение на три седмици; Регенерацията на катализатора изисква два дни.

Този важен клон на мастнопреработвателната промишленост получи широко развитие в наше време поради факта, че за производството на маргарин и мазнини за готвене, както и някои други технически продукти, са необходими предимно твърди мазнини. Нарастващата нужда от последното до голяма степен се задоволява чрез използването на втвърдени течни мазнини, получени чрез хидрогениране.

В промишлеността за хидрогениране се използват памучно, слънчогледово, соево и други растителни масла, които съдържат олеинова, линолова, линоленова и други ненаситени мастни киселини и малки количества наситени киселини под формата на глицериди. Сред мазнините на морските животни най-хидрогенирана е китовата мас, която съдържа глицериди на мастни киселини с четири и пет двойни връзки. Втвърденият продукт от хидрогениране се нарича саломас.

Подготовката на мазнините за хидрогениране се свежда до рафиниране за освобождаването им от свободни мастни киселини и различни естествени примеси, които влияят негативно на активността на катализатора и нарушават технологичния режим на хидрогениране.

Като катализатор за ускоряване на процеса на насищане индустрията използва никелови и медно-никелови соли под формата на високо диспергирани прахове, които увеличават контактната повърхност на мазнините с водорода. Процесът на насищане на мазнини с водород протича при температура 190-220 ° C, за да се получи годна за консумация свинска мас. Същността на процеса на втвърдяване на мазнините е, че глицеридите на ненаситените мастни киселини, които са част от течните мазнини, се насищат с водород и се превръщат в твърди глицериди на наситени киселини. Реакцията протича по такъв начин, че към всяка двойна връзка се добавя една водородна молекула.

Характерът на реакцията на добавяне на водород в присъствието на катализатори определя нейната обратимост, т.е. заедно с процеса на хидрогениране може да възникне обратен процес - дехидрогениране.

Реакцията на присъединяване на водород протича в хетерогенна среда, където реагиращите вещества са в три агрегатни състояния (течно - масло, твърдо - катализатор и газообразно - водород). Насищането възниква на места, където тези три вещества се сблъскват едновременно. Реакцията може да протече в обратна посока, ако няма водород в контактните точки между мазнината и катализатора. При такива условия настъпва дехидрогениране.

Техническото хидрогениране е основно селективен процес, тъй като неговата скорост е различна и зависи от броя на двойните връзки и тяхното положение в глицеридите на хидрогенираната мазнина. Има селективно насищане с водород на радикалите на повечето ненаситени мастни киселини, съдържащи се в тази мазнина. Повече ненаситените мастни киселини се хидрогенират първи в сравнение с по-малко ненаситените. Така линоловата киселина, съдържаща две двойни връзки, се хидрогенира в олеинова киселина по-бързо от олеиновата киселина в наситена стеаринова киселина. В линоленовата киселина двойната връзка на позиция 15-16 се хидрогенира по-бързо, отколкото на позиция 12-13, а двойната връзка на позиция 9-10 се хидрогенира най-бавно. В мазнините на морски животни и риби ненаситените киселини с четири и пет двойни връзки са предимно наситени с водород без забележимо образуване на наситени киселини. Палмитинова и стеаринова киселина започват да се образуват едва след като йодното число на мазнините достигне 84-85. Глицеридите на мастни киселини с по-високо молекулно тегло и същата степен на ненаситеност се хидрогенират по-бавно от глицеридите с по-ниско молекулно тегло.

По време на хидрогенирането на естествените мазнини има интересен модел в реда на насищане на киселините в глицеридите с различни киселини. Например, в маслото от памучно семе пълното заместване с тристеарин става само след насищане на глицериди, съдържащи палмитинова киселина. Това показва, че стеаринова киселина, в сравнение с палмитинова и други киселини с по-ниско молекулно тегло, намалява степента на насищане на олеиновата киселина. Бавният процес на хидрогениране на рапичното масло се обяснява, заедно с някои други причини, от инхибиторния ефект на еруковата киселина с високо молекулно тегло върху хидрогенирането на линоловата киселина, съдържаща се в това масло под формата на мулти-киселинни глицериди.

Селективността на хидрогенирането на мазнини зависи от естеството на мазнините и условията на процеса. В този случай практически не се наблюдава абсолютна селективност. Селективността на хидрогенирането на мазнини се увеличава с повишаване на температурата, което се отразява в увеличаване на скоростта на насищане на глицеридите на линоловата киселина и намаляване на глицеридите на олеиновата киселина.

Увеличаването на налягането по време на хидрогениране е придружено от ускоряване на реакцията пропорционално на налягането на водорода. С увеличаване на налягането селективността на хидрогенирането намалява и насищането на глицеридите на линоловата киселина се увеличава в по-малка степен от това на глицеридите на олеиновата киселина.

Повишаването на активността на катализатора ускорява реакцията на хидрогениране, но намалява нейната селективност. Това основно засяга намаляването на скоростта на насищане на глицеридите на линоловата киселина и увеличаването на скоростта на насищане на глицеридите на олеиновата киселина.

При висок интензитет на подаване на водород към катализатора, особено под налягане, хидрогенирането протича със значително отклонение от абсолютната селективност.

По време на хидрогенирането на мазнините, заедно с процеса на насищане на двойни връзки, едновременно се образуват позиционни и геометрични изомери на ненаситени киселини поради елиминиране и миграция на двойни връзки.

По принцип миграцията се извършва с изместване на двойните връзки с едно място и в много по-малка степен с две места вдясно или вляво от първоначалната им позиция. Изомеризацията на радикали на мастни киселини по време на хидрогениране води до образуването на изоолеинова, изоелаидна, конюгирана и неконюгирана диенова киселина цис-, транс-, транс-цис- и транс-транс конфигурации. Количеството транс киселини се увеличава с повишаване на температурата на хидрогениране, а конюгираните диенови киселини намаляват. Колкото по-висока е температурата на хидрогениране, толкова повече изоолеинови киселини се образуват. Увеличаването на налягането води до намаляване на натрупването на изоолеинови киселини поради подаването на повече водород към повърхността на катализатора. Поради тази причина същият ефект се наблюдава при увеличаване на интензивността на смесване на реакционните компоненти.

По време на хидрогенирането, в допълнение към основните процеси на втвърдяване на мазнините, възникват и странични реакции, причиняващи някои производствени загуби. Така при термичното разграждане на мазнините могат да се образуват свободни мастни киселини, акролеин и кетони. Акролеинът реагира лесно с вода, за да образува хидракрилен алдехид. При висока температура на хидрогениране последният, взаимодействайки с вода, произвежда ацеталдехид, формалдехид, мравчена киселина и метанол. Попадането на влага прави възможно хидролитичното разграждане на мазнините с образуването на свободни мастни киселини и глицерол. Водородните примеси, доставени за хидрогениране, CO 2 и CO се редуцират до метан и вода в присъствието на катализатор.

По време на процеса на техническо хидрогениране, поради добавянето на водород към ненаситени радикали на мастни киселини, се получава леко увеличение на мастната маса с 0,05-0,20%. Въпреки това, общото количество загуба на масло по време на рафинирането и хидрогенирането надвишава увеличаването на теглото от реакцията на добавяне на водород. В същото време при хидрогенирането на мазнините възникват следните загуби: с летливи вещества, образувани в резултат на термичното и хидролитичното разграждане на мазнините; с вода, оставяща мазниноуловители; с филтър преса салфетки; по време на регенерация на катализатора; механичен.